CN107299879A - 一种高铁线路风力发电装置 - Google Patents

Abstract

一种高铁线路风力发电装置，主要由支架机构、动力轴、下连接杆、上连接杆、超越离合器、风能转换机构、液压传动机构和发电机构组成。该装置通过多个风能转换机构并联的方式采集风力动能，运用重力动力增速装置储存增加动能，采用多个液压传动机构实施动能二次聚集，得到满足需求的动力，使发电机可实施连续发电。

Description

一种高铁线路风力发电装置

技术领域

本发明涉及风能发电技术领域，特别涉及一种高铁线路风力发电装置。

背景技术

我国高铁发展迅猛，2015年年底，高速铁路运营里程达1.9万公里，位居世界第一，且逐步走向国际市场。高铁时代不仅给人们的出行带来较大的方便，而且提供了丰富的高铁线路风力资源，有着较大的开发价值。时速200公里的列车经过时，铁道两侧掀起的风速值大于14米/秒，相当于7级以上的大风。但由于高铁线路风力形成时间较短、瞬间消失，且风力过于分散、距离较长，这些因素一定程度影响着高铁线路风力资源的开发，导致现市场上缺乏成熟技术，需要加以解决。

发明内容

为解决以上问题，本发明的目的在于提供了一种高铁线路风力发电装置。该装置利用风能转换机构采集风力动能，运用重力动力增速装置储存增加动能，采用液压传动机构实施动能二次聚集，形成满足需求的动力，通过发电机构实施发电，从而实现高效、稳定利用高铁线路风力资源。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种高铁线路风力发电装置，主要由支架机构、动力轴、下连接杆、上连接杆、超越离合器、风能转换机构、液压传动机构和发电机构组成。一种高铁线路风力发电装置设有多个支架机构，支架机构主要由底座、支架、重力动力增速装置构成，底座固定于地下，支架固定在底座上，重力动力增速装置固定在支架上，动力轴装在重力动力增速装置上，下连接杆一端与一个支架相连接，另一端与另一个支架相连接，上连接杆一端与一个重力动力增速装置相连接，另一端与另一个重力动力增速装置相连接，超越离合器装在动力轴上，风能转换机构下端装在下连接杆上，其上端装在动力轴上，装在上连接杆的液压传动机构一端与动力轴相配合，另一端与发电机构相配合；

所述风能转换机构，一种高铁线路风力发电装置设有多个风能转换机构，风能转换机构主要由推力轴承B、立轴、叶片、立轴锥形齿轮、锥形齿轮A、传动轴A、轴承A、传动轴架A、齿轮A、棘轮A、锥形齿轮B、传动轴B、轴承B、传动轴架B、齿轮B、棘轮B、防护罩构成。立轴下端设有轴肩，推力轴承B装在立轴下端，并固定在下连接杆上，立轴中间装有叶片，上端装有立轴锥形齿轮，立轴锥形齿轮的一侧与锥形齿轮A相啮合，锥形齿轮A固定在传动轴A的一端，装有轴承A的传动轴A固定在传动轴架A上，传动轴A的另一端装有齿轮A，齿轮A与设有外齿的棘轮A相啮合，棘轮A装在动力轴上，立轴锥形齿轮的另一侧与锥形齿轮B相啮合，锥形齿轮B固定在传动轴B的一端，装有轴承B的传动轴B固定在传动轴架B上，传动轴B的另一端装有齿轮B，齿轮B与设有外齿的棘轮B相啮合，棘轮B装在动力轴上，防护罩设在立轴的上端固定在上连接杆上；

所述液压传动机构，一种高铁线路风力发电装置设有多个液压传动机构，液压传动机构主要由大齿轮、小齿轮、液压泵、止回阀、输出管道、输入管道、油箱B、主输出管道、主输入管道构成。大齿轮装在动力轴上与设在液压泵轴上的小齿轮相啮合，液压泵分别与输出管道、输入管道的一端相连接，输出管道的另一端与主输出管道相连接，输入管道的另一端与主输入管道相连接，主输入管道的另一端与油箱B相连接；

所述发电机构，主要由液压马达、回流管道、变速箱、发电机构成，主输出管道的另一端与液压马达相连接，液压马达的回流管道与油箱B相连接，液压马达轴与变速箱输入轴相连接，变速箱输出轴与发电机轴相连接。

所述上连接杆设有通孔，立轴装在通孔中，上连接杆与立轴之间装有立轴轴承。

所述叶片截面为流线形结构，其前端为叶片圆头、后端为叶片尖头，立轴设在叶片圆头一端。

所述输出管道上装有止回阀。

所述棘轮A、棘轮B两者旋转方向相同。

有益效果：本发明所述的一种高铁线路风力发电装置，具有以下优点：一是通过多个风能转换机构并联的方式采集风力动能，运用重力动力增速装置储存增加动能，使高铁线路风力得到充分开发利用；二是针对高铁线路风力形成涉及距离较长，风力分散的特点，采用多个液压传动机构实施动能二次聚集，得到满足需求的动力，使发电机可实施连续发电。

附图说明

图1是一种高铁线路风力发电装置采集风力动能单元结构示意图。

图2是重力动力增速装置侧面剖面示意图。

图3是重力动力增速装置定位盘凸圆圈形轨道示意图。

图4是重力动力增速装置转盘长弧形轨道示意图。

图5是风能转换机构结构示意图。

图6是一种高铁线路风力发电装置动能二次聚集发电单元结构示意图。

图7是叶片截面结构示意图。

图中所示：

1、支架机构，11、底座，12、支架,13、重力动力增速装置，131、定位盘，132、转盘，133、重力球，134、轴承，135、推力轴承A， 136、油箱A，137、转盘盖，138、A-B-C 定位盘深凹圆弧形承重轨道，139、C-D-A 定位盘浅凹圆弧形辅助轨道，1301、E-F 转盘深凹圆弧形承重轨道，1302、F-G 转盘浅凹圆弧形辅助轨道；

2、动力轴；

3、下连接杆；

4、上连接杆；

5、超越离合器；

6、风能转换机构，61、推力轴承B，62、立轴,63、立轴轴承，64、叶片,65、立轴锥形齿轮,66、锥形齿轮A,67、传动轴A,68、轴承A,69、传动轴架A,601、齿轮A,602、棘轮A,603、锥形齿轮B，604、传动轴B,605、轴承B，606、传动轴架B,607、齿轮B,608、棘轮B,609、防护罩，610、叶片圆头，611、叶片尖头；

7、液压传动机构，71、大齿轮，72、小齿轮,73、液压泵,74、止回阀,75、输出管道,76、输入管道,77、油箱B，78、主输出管道,79、主输入管道；

8、发电机构，81、液压马达，82、回流管道，83、变速箱,84、发电机。

具体实施方式

下面结合附图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和具体实施例，对本发明作进一步详细说明。一种高铁线路风力发电装置，主要由支架机构1、动力轴2、下连接杆3、上连接杆4、超越离合器5、风能转换机构6、液压传动机构7和发电机构8组成。一种高铁线路风力发电装置设有多个支架机构1，支架机构主要由底座11、支架12、重力动力增速装置13构成，底座11固定于地下，支架12固定在底座11上，重力动力增速装置13固定在支架12上，动力轴2装在重力动力增速装置13上，下连接杆3一端与一个支架12相连接，另一端与另一个支架12相连接，上连接杆4一端与一个重力动力增速装置13相连接，另一端与另一个重力动力增速装置13相连接，超越离合器5装在动力轴2上，风能转换机构6下端装在下连接杆3上，其上端装在动力轴2上，装在上连接杆4的液压传动机构7一端与动力轴2相配合，另一端与发电机构8相配合；

所述风能转换机构6，一种高铁线路风力发电装置设有多个风能转换机构6，风能转换机构主要由推力轴承B61、立轴62、叶片64、立轴锥形齿轮65、锥形齿轮A66、传动轴A67、轴承A68、传动轴架A69、齿轮A601、棘轮A602、锥形齿轮B603、传动轴B604、轴承B605、传动轴架B606、齿轮B607、棘轮B608、防护罩609构成。立轴62下端设有轴肩，推力轴承B61装在立轴62下端，并固定在下连接杆3上，立轴62中间装有叶片64，上端装有立轴锥形齿轮65，立轴锥形齿轮65的一侧与锥形齿轮A66相啮合，锥形齿轮A66固定在传动轴A67的一端，装有轴承A68的传动轴A67固定在传动轴架A69上，传动轴A67的另一端装有齿轮A601，齿轮A601与设有外齿的棘轮A602相啮合，棘轮A602装在动力轴2上，立轴锥形齿轮65的另一侧与锥形齿轮B603相啮合，锥形齿轮B603固定在传动轴B604的一端，装有轴承B605的传动轴B604固定在传动轴架B606上，传动轴B604的另一端装有齿轮B607，齿轮B607与设有外齿的棘轮B608相啮合，棘轮B608装在动力轴2上，防护罩609设在立轴62的上端固定在上连接杆4上；

所述液压传动机构7，一种高铁线路风力发电装置设有多个液压传动机构7，液压传动机构主要由大齿轮71、小齿轮72、液压泵73、止回阀74、输出管道75、输入管道76、油箱B77、主输出管道78、主输入管道79构成。大齿轮71装在动力轴2上与设在液压泵73轴上的小齿轮72相啮合，液压泵73分别与输出管道75、输入管道76的一端相连接，输出管道75的另一端与主输出管道78相连接，输入管道76的另一端与主输入管道79相连接，主输入管道79的另一端与油箱B77相连接；

所述发电机构8，主要由液压马达81、回流管道82、变速箱83、发电机84构成，主输出管道78的另一端与液压马达81相连接，液压马达的回流管道82与油箱B77相连接，液压马达81轴与变速箱83输入轴相连接，变速箱83输出轴与发电机84轴相连接。

所述上连接杆4设有通孔，立轴62装在通孔中，上连接杆4与立轴62之间装有立轴轴承63。

所述叶片64截面为流线形结构，其前端为叶片圆头610、后端为叶片尖头611，立轴62设在叶片圆头610一端。

所述输出管道75上装有止回阀74。

所述棘轮A602、棘轮B608两者旋转方向相同。

所述重力动力增速装置（系本人另一发明的组件，专利号：ZL201310117343.1）：包括定位盘131、转盘132、重力球133、动力轴2、轴承134、推力轴承A135、油箱A136、转盘盖137，定位盘131固定在机座上，定位盘131、转盘盖137与动力轴2之间装有轴承134，定位盘131与转盘132、转盘132与转盘盖137之间装有推力轴承A135，转盘132固定在动力轴2 上，定位盘131与转盘132设有重力球133轨道，两盘之间设有间隔空隙减少相互的摩擦，重力球133装在轨道内，转盘盖137固定在定位盘131上。

重力球133轨道截面为空心圆，由定位盘131和转盘132的凹圆弧两部分构成，其定位盘131重力球上升段承重轨道138呈深凹圆弧形，重力球下落段辅助轨道139呈浅凹圆弧形；转盘132重力球上升段辅助轨道1302呈浅凹圆弧形，重力球下落段承重轨道1301呈深凹圆弧形。两盘相配合通过深、浅凹圆弧形轨道的变化，使重力球上升时，其重心处在定位盘131承重轨道段138，减轻转盘132的承重，减少转盘132的动能损耗；当重力球133下落时，其重心处在转盘承重轨道段1301，使转盘132 的势能加大，增加了转盘132的动能。

定位盘131轨道为凸圆圈形，转盘132轨道为长弧形，两盘轨道相配合作用重力球133上升时，重力球133处在离动力轴2较近的位置，当重力球133下落时处在离动力轴2较远的位置，根据杠杆原理的力效应，此时转盘132处于最佳能量输出状态，产生的动能最大。转盘132设有四条轨道，其每条轨道内装有一个重力球133，四个重力球133在旋转转盘132作用下，沿定位盘131凸圆圈形轨道斜向运行，连续不断产生惯性重力动能，为旋转动力装置增速。

油箱A136设在定位盘131上，与转盘132相配合，转盘132旋转时通过溅传润滑重力动力增速装置的部件。

一种高铁线路风力发电装置的具体安装实施时，可分采集风力动能单元与动能二次聚集发电单元两部分进行组合：

采集风力动能单元。以1.5倍列车长的距离，为一个采集风力动能单元进行组合，用多个支架机构1装在同一动力轴2上，每两个支架机构1之间，分别用下连接杆3、上连接杆4连接，在动力轴2与下连接杆3之间安装多个风能转换机构6；当列车通过时，车头气流产生一个向外的排斥力，车身部分气流产生一个向内的吸力，车尾气流产生一个向外的排斥力，此时，每个风能转换机构6先后受到三股气流的作用，当叶片64在气流的作用下，左向转动时，通过立轴62、立轴锥形齿轮65、锥形齿轮A66、传动轴A67、齿轮A601、棘轮A602驱动动力轴2旋转，此时棘轮B608处于空转状态，当叶片64在气流的作用下，右向转动时，通过立轴62、立轴锥形齿轮65、锥形齿轮B603、传动轴B604、齿轮B607、棘轮B608驱动动力轴2旋转，此时棘轮A602处于空转状态。同时，在采集风力动能单元中间位置，将超越离合器5、液压泵73装在动力轴2上，当列车车尾通过超越离合器5时，由于超越离合器5以前的部分风能转换机构6不再产生新动能，超越离合器5可将超越离合器5前的动力轴2与其后的动力轴2进行相对分离，使超越离合器5以前部分风能转换机构6停止运行后不损耗动力轴2动能；动力轴2转动带动液压泵73旋转，液压泵73运行时，将油箱B77的油，通过主输入管道79、输入管道76，增压后输送到输出管道75，进入主输出管道78形成液压动能，当液压泵73停止运行时，止回阀74可控制输出管道75油的回流，避免输出管道75、主输出管道78形成液压动能的流失。

动能二次聚集发电单元。根据列车发车频率，将铁路上至少有一列列车行驶设为动能二次聚集发电单元，在该单元段铁路上安装多个采集风力动能单元，将每个采集风力动能单元中的液压泵73均与主输出管道78连接。由于该段铁路上始终至少有一列列车行驶，可源源不断地产生风能，通过采集风力动能单元动能聚集、液压泵73增压后，使主输出管道78可持续不断地获取新的液压动能，此时，用主输出管道78液压动能驱动液压马达81转动，液压马达81再通过变速箱83驱动发电机84高速旋转，使发电机84实现连续运行，输出电能。

本发明不受上述实施例的限制，说明书中描述的只是说明原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，对其进行各种变化和改进都落入要求保护的范围内。

Claims (5)

1.一种高铁线路风力发电装置：主要由支架机构（1）、动力轴（2）、下连接杆（3）、上连接杆（4）、超越离合器（5）、风能转换机构（6）、液压传动机构（7）和发电机构（8）组成，其特征在于：一种高铁线路风力发电装置设有多个支架机构（1），支架机构主要由底座（11）、支架（12）、重力动力增速装置（13）构成，底座（11）固定于地下，支架（12）固定在底座（11）上，重力动力增速装置（13）固定在支架（12）上，动力轴（2）装在重力动力增速装置（13）上，下连接杆（3）一端与一个支架（12）相连接，另一端与另一个支架（12）相连接，上连接杆（4）一端与一个重力动力增速装置（13）相连接，另一端与另一个重力动力增速装置（13）相连接，超越离合器（5）装在动力轴（2）上，风能转换机构（6）下端装在下连接杆（3）上，其上端装在动力轴（2）上，装在上连接杆（4）的液压传动机构（7）一端与动力轴（2）相配合，另一端与发电机构（8）相配合；

所述风能转换机构（6），一种高铁线路风力发电装置设有多个风能转换机构（6），风能转换机构主要由推力轴承B（61）、立轴（62）、叶片（64）、立轴锥形齿轮（65）、锥形齿轮A（66）、传动轴A（67）、轴承A（68）、传动轴架A（69）、齿轮A（601）、棘轮A（602）、锥形齿轮B（603）、传动轴B（604）、轴承B（605）、传动轴架B（606）、齿轮B（607）、棘轮B（608）、防护罩（609）构成，立轴（62）下端设有轴肩，推力轴承B（61）装在立轴（62）下端，并固定在下连接杆（3）上，立轴（62）中间装有叶片（64），上端装有立轴锥形齿轮（65），立轴锥形齿轮（65）的一侧与锥形齿轮A（66）相啮合，锥形齿轮A（66）固定在传动轴A（67）的一端，装有轴承A（68）的传动轴A（67）固定在传动轴架A（69）上，传动轴A（67）的另一端装有齿轮A（601），齿轮A（601）与设有外齿的棘轮A（602）相啮合，棘轮A（602）装在动力轴（2）上，立轴锥形齿轮（65）的另一侧与锥形齿轮B（603）相啮合，锥形齿轮B（603）固定在传动轴B（604）的一端，装有轴承B（605）的传动轴B（604）固定在传动轴架B（606）上，传动轴B（604）的另一端装有齿轮B（607），齿轮B（607）与设有外齿的棘轮B（608）相啮合，棘轮B（608）装在动力轴（2）上，防护罩（609）设在立轴（62）的上端固定在上连接杆（4）上；

所述液压传动机构（7），一种高铁线路风力发电装置设有多个液压传动机构（7），液压传动机构主要由大齿轮（71）、小齿轮（72）、液压泵（73）、止回阀（74）、输出管道（75）、输入管道（76）、油箱B（77）、主输出管道（78）、主输入管道（79）构成，大齿轮（71）装在动力轴（2）上与设在液压泵（73）轴上的小齿轮（72）相啮合，液压泵（73）分别与输出管道（75）、输入管道（76）的一端相连接，输出管道（75）的另一端与主输出管道（78）相连接，输入管道（76）的另一端与主输入管道（79）相连接，主输入管道（79）的另一端与油箱B（77）相连接；

所述发电机构（8），主要由液压马达（81）、回流管道（82）、变速箱（83）、发电机（84）构成，主输出管道（78）的另一端与液压马达（81）相连接，液压马达的回流管道（82）与油箱B（77）相连接，液压马达（81）轴与变速箱（83）输入轴相连接，变速箱（83）输出轴与发电机（84）轴相连接。

2.根据权利要求1所述的一种高铁线路风力发电装置，其特征在于：所述上连接杆（4）设有通孔，立轴（62）装在通孔中，上连接杆（4）与立轴（62）之间装有立轴轴承（63）。

3.根据权利要求1所述的一种高铁线路风力发电装置，其特征在于：所述叶片（64）截面为流线形结构，其前端为叶片圆头（610）、后端为叶片尖头（611），立轴（64）设在叶片圆头（610）一端。

4.根据权利要求1所述的一种高铁线路风力发电装置，其特征在于：所述输出管道（75）上装有止回阀（74）。

5.根据权利要求1所述的一种高铁线路风力发电装置，其特征在于：所述棘轮A（602）、棘轮B（608）两者旋转方向相同。